Устройство для резервного электроснабжения нагрузки Советский патент 1981 года по МПК H02J9/06 

Изобретение относится к электроснабжению отдельных объектов и может найти применение в системах резервирования электроснабжения ответственных потребителей., не допускающих перерыва в электроснабжении.

По основному авт. св. № 738049 известно устройство для резервного электроснабжения нагрузки, имеющее установленные в цепи каждого из источнико.в питания встречно-параллельно включенные тиристоры, точка соединения которых через измерительный трансформатор подключена к нагрузке. Управляющий электрод каждого из тиристоров соединен с эмиттеро транзистора соответствующей схемой управления, а коллектор транзистора соединен с формирователем напряжения соответствующего источника питания. транзистора через диод, включенный в запирающем направлении,соединена с соответствующей вторичной обмоткой измерительного трансформатора. В цепь одной из обмоток измерительного трансформатора включены ограничительные диоды. Между коллектором и базой транзистора каждой схемы управления включен резистор flj .

Обладая относительной простотой, известное устройство может работать только когда основной и резервный источники вьодают напряжение одинаковой ; частоты и фазы. Однако, если в качестве резервного иqтoчникa используются дизель-генераторы, то они вьщают напряжение, не синхронное с напряжением основной сети. В этих случаях

10 известное устройство применять нельзя, так как в момент, когда на фидерах основного и резервного источников напряжение в противофазе, через открытые тиристоры идет ток короткого

15 замыкания, который выводит устройство из строя. В результате этого нагрузка обесточивается. В других случаях, например, при резервном электроснабжении от двух трансформаторных

20 подстанций, напряжения хотя и синхронны, однако, имеют некоторый фазовый сдвиг. Величина и знак его зависят от разброса технических характеристик, так и от характера нагрузок

25 трансформаторов. Так как характер нагрузок все время меняется, то изменяются также величина и знак фазовоfO сдвига. При больщих фазовых сдвигах возникает условие для прохожде30ния уравнительного тока между трансформаторными подстанциями, KOToptjft дополнительно нагружает коммутирующие тиристоры известного устройства, что также может служить причиной выхода последнего из строя.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства.

Поставленная цель достигается тем .что в устройство введены два блока .контроля, вход ка)адого из которых подключен к формирователю напряжения одного из источников питания, а выход соединен со схемой управления другого источника питания соответственно.

Кроме того, блок контроля выполнен в виде выпрямителя, вход которого через первый резистор подключен к входу блока контроля, выход вьшрямителя .зашунтирован конденсатором и ограничительным диодом и подключен через второй резистор к выходу блока контроля.

При этом в устройство введено реле, обмотка которого включена на входе одного из блоков контроля, а контакт включен между формирователем напряжения и источником питания На чертеже приведена принципиальная схема устройства.

В устройстве в качестве силовых коммутационных элементов используются группы встречно-параллельно соединенных в каждой фазе тиристоров 1 и 2, 3 и 4, через которые фидер 5 основного и фидер 6 резервного источников соединяются с нагрузкой 7 через измерительный трансформатор 8. Управляющие электроды тиристоров соединены с выходами схем 9-12 управления, на которые подаются необходимые сигналы с формирователей 13 и 14 напряжения и трансформатора 8.

Схемы управления 9-12 идентичны и содержат транзистор 15, резистор 16, соединяющий коллектор и базу транзистора 15. Диод 17 включен между одним выводом обмотки 18 трансформатора 8 и базой транзистора 15. Другой вывод обмотки 18 через резистор 19 соединен с эмиттером транзистора 15. Обмотка 20 трансформатора 8 зашунтирована встречно-последовательно соединенными ..стабилитронами 21 и 22. Кроме того, между формировтелем 13 напряжения и схемами 11 и 12 управления включены блоки 23 и 24 контроля. Блоки 23 и 24 контроля содержат, выпрямитель 25 в виде диодного моста. Параллельно выходу выпрмителя 25 включены конденсатор 26 и стабилитрон 27, причем отрицательны полюс выпрямителя соединен с анодом стабилитрона и через резистор 28 с базой транзистора 15 схемы 11 управления. Выпрямитель 25 соединен с формирователем 13 напряжения через резистор 29. Формирователь 13 напряжения соединен с фидером 5 основного источника питания через контакты 30 реле, обмотка 31 которого включена на входе блока 23 контроля.

Рассмотрим работу тиристоров 2 и

4и связанных с ними схем 9 и 11 управления и блока 23 контроля.

При наличии напряжения на фидере

5основного и на фидере 6 резервного источников, запитанных от трансформаторных подстанций, на коллекторы транзисторов 15 с.хем 9 и 11 управления поступают йыходные импульсы формирователей 13 и 14 напряжения соответственно. Через резисторы 16 Эти же импульсы поступают на базы транзисторов 15. Выходные сигналы формирователей 13 и 14 напряжения совпадают с положительными полупериодами напряжения на фидерах 5 и 6 соответственно. Со вторичных обмоток измерительного трансформатора 8 через диоды 17 на базы транзисторов 15 схе

9и 11 управления подаются однополупериодные отрицательные импульсы,находящиеся в фазе с током нагрузки 7. С трансформатора формирователя 13 напряжения на вход блока 23 контроля поступает переменное напряжение. После выпрямителя 25, в качестве которого используется диодный мост,пульсирующее напряжение сглаживается конденсатором 26, ограничивается по амплитуде стабилитроном 27 и отрицательной полярностью, через резистор 28 прикладывается к базе транзистора 15 схемы 11 управления, запирая ее.

В результате этого управляющие импульсы формируются только схемой 9 управления, а нагрузка 7 питается от основного источника через фидер 5.

При исчезновении напряжения на фидере 5 отрицательное запирающее напряжение, формируемое блоком 23 контроля, снимается с базы транзистора 15 схемы 11 управления. В ближайший момент времени, когда на коллекторе транзистора 15 схемы 11 управления появляется положительный сигнал формирователя 14 напряжения, а ток в нагрузке 7 принимает положительное или нулевое значение, в результате чего снимается отрицательное напряжение с базы транзистора 15, последний открывается. На эмиттере транзистора 15 схемы 11 управления появляется положительный импульс, который открывает тиристор 4. Нагрузка 7 запитывается от резервного источника , подключенного к фидеру 6.

Работа блока 24 контроля, схем

10и 12 управления и связанных с ними тиристоров 1 и 3 происходит аналогичным образом.

При повторном появлении напряже-« ния на фидере 5 основного источника, cxef-ttj 9 и 10 управления открываются, а cxeNfta 11 и 12 управления закрываются блоками 23 и 24 контроля соответственно. Во время обратного переключения возможен кратковременный бросок уравнительного тока, амплитуда которого зависит от фазового сдвига напряжения одной подстанции относительно другой. Ввиду малой длительности уравнительного тока он не опасен . Рассмотрим более подробно работу блока контроля 23 и назначение его элементов. Основным требованием, предъявляемым к этому блоку, является его малая инерционность. С этой целью на выпрямитель 25 с трансформатора формирователя 13 напряжения подается пе ременное напряжение порядка 50-200 В После выпрямления пульсирующее напря жение ограничивается с помощью стабилитрона 27 и резистора 29, в результате чего получаются трапецеидальные импульсы. Для сглаживания пульсаций запирающего напряжения дос таточно небольшой емкости конденсато ра 26, чем и достигается малая инерционность блока 23 контроля. Чем больше переменное напряжение, подава емое на вход блока 23 контроля, тем больше трапецеидальные импульсы приближаются к прямоугольным, тем меньшей емкости необходим конденсатор 26 и тем меньше будет инерционность бло ка контроля. Величина напряжения на выходе блоков 23 и 24 контроля выбирается с учетом ограничителя, накладываемого допустимым значением обрат ного фазового напряжения, выбранного транзистора 15. Определение величины сопротивления резистора 28 производится по известным формулам расчета транзисторных ключей. При резервном электроснабжении на грузки от несинхронных источников,на пример дизель-генераторов, уравнительный ток во время переключения пр повторном появлении напряжения на фи дере 5 может достичь опасной для опи санного устройства величины, если в этот момент напряжения источники будут в протиБОфазе. Для обеспечения работы с несинхронными источниками в предлагаемом устройстве предусмотрены контакты.30 реле, включенные между фидером 5 и формирователем 13 напряжения. Обмотка 31 реле включена на входе блока 23 контроля. При исчезновении напряжения на фидере 5 нагрузка 7 запитывается как и прежде от фидера 6, а обмотка 31 реле обесточивается, в ре зультате чего размыкаются контакты 30. Этим разрывается цепь питания формирователя 13 напряжения основного источника. При повторном появлени напряжения на фидере 5 нагрузка продолжает питаться от фидера б, так как относящиеся к фидеру 5 схемы резервирования обесточены. Наличие новых элементов ( двух блоков контроля), каждый из которых включен между формирователем напряжения одного из источников питания и соответствующей схемой управления другого источника питания, а также соединение упомянутого формирователя напряжения с источником питания через контакты реле, обмотка которого включена на входе одного из блоков контроля, расширит функциональные возможности устройства. При этом снимается ограничение, накладываемое на работу устройства условием синхронности и синфазности источников. Это расширит область применения предлагаемого устройства, так как позволит использовать его при резервном электроснабжении нагрузки от трансформаторных подстанций, а также от дизель-генераторов при питании ответственных потребителей, например, регистрирующих устройств при отработке изделий новой техники, где до последнего времени используются контакторные автоматы включения резерва. Формула изобретения 1.Устройство для резервного электроснабжения нагрузки по авт.св. № 738049, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства,в него введены два блока контроля, вход каждого из которых подключен к формирователю напряжения одного из источников питания, а выход соединен со схемой управления другого источника питания соответственно. 2.Устройство П.ОП. 1, отличающееся тем, что блок контроля выполнен в виде выпрямителя, вход которого через первый резистор подключен к входу блока контроля, выход выпрямителя зашунтирован конденсатором и ограничительным диодом и подключен через второй резистор к выходу блока контроля, 3.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в него введено реле,- обмотка которого включена н входе одного из блоков контроля,а контакт включен между формирователем напряжения и источником питания. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР 738049, кл. Н 02 J 9/06, 1977.